CN106301126A - 发电机功率波动抑制方法和发电机功率波动抑制控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机功率波动抑制方法和发电机功率波动抑制控制装置，首先采集三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、相邻两个测量周期的发电机输出的有功功率P₁和P₂、相邻两个测量周期的发电机转子的角速度ω₁和ω₂；然后，当满足U_P＜U_SET或U₂＞U_2SET、且ΔP＞ΔP_SET、且Δω＞Δω_SET时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；其中，ΔP＝P₁‑P₂，Δω＝ω₁‑ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。本发明提供的抑制方式可有效抑制因突发情况造成的汽轮发电机DEH调门抖动，从而避免发电机出力的波动以及跳机事故的发生，具有良好的经济效益。

Description

发电机功率波动抑制方法和发电机功率波动抑制控制装置

技术领域

本发明涉及发电机功率波动抑制方法和发电机功率波动抑制控制装置。

背景技术

目前，与发电厂电气距离较近的电网的各种故障或者大功率负荷的启动都会造成发电机机端的功率波动，且此类事件时有发生。比如：在距发电厂电气距离比较近的地方发生对称故障或不对称故障时，往往伴随着低电压、大电流、零序电压电流或负序电压电流等。当电网出现故障时，发电机输出功率会降低，电磁功率与汽轮机功率会出现不平衡，从而导致DEH动作调节汽轮机调门引发振荡。电气距离越近，故障电流越大，启动负荷越大，发电机的功率波动越大。当机组的DEH投入自动后，当并网点因电网故障或大功率负荷启动而出现功率波动后，汽轮机的调门会随之抖动，从而导致发电机出力抖动振荡。如果功率波动比较大，甚至会引发整个系统的振荡。更为一般的情况是在发生功率波动之后，靠PSS提供正阻尼来抑制振荡的过程，抑制效果依赖于PSS装置的性能，而此时倘若DEH调速器收到功率波动反馈的影响从而导致主气调门抖动，能够加剧机械电气功率的不平衡，甚至引发汽轮机PLU保护动作引发机组跳闸。目前并未有针对电网故障或大功率负荷启动造汽轮机调门抖动进而引发发电机输出功率波动的有效措施。因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供发电机功率波动抑制方法和发电机功率波动抑制控制装置。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种发电机功率波动抑制方法，包括以下步骤：

(1)、采集发电机端三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

(2)、当时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

发电机的电能输出端连接一个变压器的低压侧，所述P₂为当前测量周期变压器高压侧输出的有功功率、所述P₁为上一测量周期变压器高压侧输出的有功功率。

U_SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧最低电压，U_2SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧出现的最大负序电压，ΔP_SET整定时按躲过发电机机组调峰运行时变压器高压侧有功功率的最大变化值，Δω_SET整定时按躲过发电机机组调频时允许的最大频率差值。

一种发电机功率波动抑制控制装置，包括：

采集模块，用于采集发电机端三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

波动抑制控制模块，用于当时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

发电机的电能输出端连接一个变压器的低压侧，所述P₂为当前测量周期变压器高压侧输出的有功功率、所述P₁为上一测量周期变压器高压侧输出的有功功率。

U_SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧最低电压，U_2SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧出现的最大负序电压，ΔP_SET整定时按躲过发电机机组调峰运行时变压器高压侧有功功率的最大变化值，Δω_SET整定时按躲过发电机机组调频时允许的最大频率差值。

本发明提供的发电机功率波动抑制方法中，利用电压信息、有功功率信息和转速信息来进行波动的抑制，当这些数值满足设定的条件时，切换DEH至手动方式，即开环方式，防止DEH扰动而使汽轮机调门抖动，从而避免由此而引发的发电机功率波动。所以，该方法可有效抑制由电网的各种故障或者大功率负荷的启动造成的汽轮发电机DEH调门抖动，从而避免发电机出力的波动，进而避免出现跳机事故的发生，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是发电机功率波动抑制方法控制逻辑整体示意图；

图2是发电机功率波动抑制方法的流程示意图；

图3是发电机功率波动抑制方法的一种具体的控制逻辑示意图。

具体实施方式

当系统距发电厂电气距离比较近的地方发生对称故障或不对称故障时，发电机输出的电磁功率会降低，此时的汽轮机输入的机械功率由于时间常数比较大而来不及变化，发电机转子转速会暂时升高，电磁功率与汽轮机功率会出现不平衡，从而导致DEH动作调节汽轮机调门引发振荡。当系统发生故障时发电机只需要增发无功功率用以稳定电压，此时汽轮机输入机械功率不应出现大的波动，因为系统故障一般在1s-2s内就可以切除，否则在故障切除之后，机械电磁功率重新不平衡加剧波动。

为了解决DEH动作调节汽轮机调门引发振荡的问题，即发电机功率波动的问题，本发明提供了一种抑制发电机功率波动的方法，有以下步骤：

(1)采集发电机端三相电压中的最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

(2)、当时，控制DEH切换至手动方式，以此实现发电机功率波动的抑制，如图1所示。

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

因此，本发明提供的发电机功率波动抑制方法中，利用电压信息、有功功率信息和转速信息来进行波动的抑制，当这些数值满足设定的条件时，切换DEH至手动方式(开环方式)，防止DEH扰动而使汽轮机调门抖动，从而避免由此而引发的系统震荡。

针对上述基本方案，以下结合附图，对上述方案进行详细地说明。

方法实施例

在一般情况下，发电机的电能输出端均连接有变压器，并且发电机的电能输出端连接变压器的低压侧，所以，本实施例中用到的相关数据为变压器高压侧输出的数据，变压器高压侧输出的数据等同于发电机电能输出端输出的对应数据。因此，在变压器高压侧设置有TV和TA，用于采集相关数据。

本实施例中，为了防止误动作，该方法采用分步控制逻辑，如图2所示。

第一步：

利用采样模块采集对应的数据信息，比如利用电压检测模块检测变压器高压侧的电压信息，利用电流检测模块检测变压器高压侧的电流信息，利用转速检测模块检测发电机转子的转速信息，由于这几种检测模块均属于现有模块，这里就不再对检测模块本身做出详细描述。

采集的具体数据参数为：三相电压中最低的相电压U_P，高压侧的负序电压U₂，当前测量周期变压侧高压侧输出的有功功率P₂、上一测量周期变压侧高压侧输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁。其中，角速度的测量可以直接使用转速传感器通过检测转子的转速来获取，或者通过检测转子转动的频率来获取，这部分属于现有技术，这里就不再具体说明。

第二步：

对采集到的数据信息进行数据处理和分析，得到以下ΔP和Δω分量，其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂。

第三步：

根据U₂和U_P的大小判断发电机功率波动抑制方法是否启动，具体为：

当U_P＜U_SET或U₂＞U_2SET时，该抑制方法启动。其中，U_SET和U_2SET均为设定值，U_SET为相电压设定值，U_2SET为负序电压设定值，这两个设定值的具体数值并不唯一，根据实际需求进行设定。在本实施例中，给出一种具体的设定方式，U_SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧最低电压；U_2SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧出现的最大负序电压。

第四步：

在抑制方法启动之后，根据ΔP、Δω的大小判断是否满足动作出口条件，具体为：

当ΔP＞ΔP_SET、且Δω＞Δω_SET时，满足动作出口条件，其中，ΔP_SET和Δω_SET均为设定值，ΔP_SET为有功功率差值的设定值，Δω_SET为发电机转子角速度的设定值，这两个设定值的具体数值也不唯一，根据具体的需求进行设定。在本实施例中，给出一种具体的设定方式，ΔP_SET整定时按躲过发电机机组调峰运行时变压器高压侧有功功率的最大变化值，Δω_SET整定时按躲过发电机机组调频时允许的最大频率差值。

当满足上述动作出口条件时，将DEH切换至手动模式，即开环控制方式。开环控制方式能够防止因DEH扰动而导致的汽轮机调门抖动，从而避免由此而引发的发电机功率波动。在本实施例中，根据投退硬连接片及控制字的设置来判断是否出口，如果出口，则向集控中心发信告知运行人员，并向DCS发信将DEH切换至手动模式。

发电机功率波动抑制方法的控制逻辑如图3所示，其中，XB1为投、退硬连接片；KG1为复合电压电压控制字，KG1＝0时表示复合电压不起闭锁作用，KG1＝1时表示复合电压启动，起闭锁作用；KG2为投、退控制字，KG2＝0时表示退出，KG2＝1时表示投入。另外，为了优化该控制逻辑，可以将本侧TV退出这一判断条件加入到该控制逻辑中，当然，本发明并不局限于这种优化的实施方式。

装置实施例

本实施例提供一种发电机功率波动抑制控制装置，整体包括两部分：

采集模块，用于采集发电机端三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

波动抑制控制模块，用于当时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

进一步地，与上述方法实施例中的各步骤相对应，波动抑制控制模块包括数据分析单元、启动判别单元和动作出口单元，各单元的作用与上述方法实施例中的各步骤相对应。

因此，该控制装置本质上保护的仍旧是波动抑制方法，由于该方法在上述方法实施例中已有了详细地描述，这里就不再具体说明。

该装置判断逻辑清晰，安全可靠，投退方便，可有效抑制由电网的各种故障或者大功率负荷的启动造成汽轮发电机DEH调门抖动从而造成发电机出力的波动而导致跳机事故的发生，具有良好的经济效益。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发电机功率波动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采集发电机端三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

(2)、当时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

2.根据权利要求1所述的发电机功率波动抑制方法，其特征在于，发电机的电能输出端连接一个变压器的低压侧，所述P₂为当前测量周期变压器高压侧输出的有功功率、所述P₁为上一测量周期变压器高压侧输出的有功功率。

3.根据权利要求2所述的发电机功率波动抑制方法，其特征在于，U_SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧最低电压，U_2SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧出现的最大负序电压，ΔP_SET整定时按躲过发电机机组调峰运行时变压器高压侧有功功率的最大变化值，Δω_SET整定时按躲过发电机机组调频时允许的最大频率差值。

4.一种发电机功率波动抑制控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集发电机端三相电压中最低的相电压U_p、负序电压U₂、当前测量周期发电机输出的有功功率P₂、上一测量周期发电机输出的有功功率P₁、当前测量周期发电机转子的角速度ω₂和上一测量周期发电机转子的角速度ω₁；

波动抑制控制模块，用于当时，控制DEH切换至手动方式，实现发电机功率波动的抑制；

其中，ΔP＝P₁-P₂，Δω＝ω₁-ω₂，U_SET、U_2SET、ΔP_SET和Δω_SET均为设定值。

5.根据权利要求4所述的发电机功率波动抑制控制装置，其特征在于，发电机的电能输出端连接一个变压器的低压侧，所述P₂为当前测量周期变压器高压侧输出的有功功率、所述P₁为上一测量周期变压器高压侧输出的有功功率。

6.根据权利要求5所述的发电机功率波动抑制控制装置，其特征在于，U_SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧最低电压，U_2SET的整定按躲过正常运行时变压器高压侧出现的最大负序电压，ΔP_SET整定时按躲过发电机机组调峰运行时变压器高压侧有功功率的最大变化值，Δω_SET整定时按躲过发电机机组调频时允许的最大频率差值。